Отправить статью по E-mail 
Изменения микробиоты кишечника при хронической алкоголизации
- Авторы: Яковлев А.Т.1, Поройский С.В.1,2, Кнышова Л.П.1,2, Морковин Е.И.1,2
-
Учреждения:
- Волгоградский государственный медицинский университет
- Волгоградский медицинский научный центр
- Выпуск: Том 6, № 3 (2017)
- Страницы: 64-67
- Раздел: 03.02.00 – общая биология
- URL: https://snv63.ru/2309-4370/article/view/22028
- DOI: https://doi.org/10.17816/snv201763111
- ID: 22028
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В данной статье рассматривается влияние хронической алкогольной интоксикации на качественный и количественный состав микробиоты кишечника у лиц с синдромом зависимости от алкоголя. Описывается хроническая алкогольная интоксикация, сопровождающаяся значительными нарушениями гомеостаза, которая проявляется в изменении белкового, углеводного, липидного, минерального обменов. Рассматривается роль алкоголя как одного из основных факторов, влияющих на дисбиотические сдвиги нормальной микробиоты кишечника человека. В работе представлены результаты сравнения обнаруженных ранее в ходе экспериментальной работы значительных изменений микробиоты кишечника крыс, подвергнутых хронической алкоголизации, и клинических результатов исследования микробного пейзажа у лиц с синдромом зависимости от алкоголя. При анализе результатов микробиологического исследования установлено, что под влиянием алкоголя наблюдается статистически достоверное сокращение сахаролитической микробиоты, изменение равновесия биоценоза кишечника в сторону патогенной флоры с преобладанием грамотрицательных протеобактерий, являющихся источником эндотоксинов. Полученные данные являются частью клинико-экспериментального исследования изменений состояния резистентности организма, подвергшегося хроническому воздействию алкоголя, и могут служить основой для дальнейшего изучения изменений микробиоты кишечника, учет которой является значимой составляющей персонализированного подхода к определению тактики лечения и реабилитации лиц с синдромом зависимости от алкоголя.
Ключевые слова
Полный текст
Актуальность исследования
С начала XXI века наблюдается возрождение интереса к симбионтной микробиоте и ее влиянию на здоровье и болезни человека. Биологическое равновесие между человеком и микробной флорой, сложившееся в результате эволюции, является своеобразным индикатором состояния макроорганизма, реагируя на различные патологические процессы в организме и на любые изменения в окружающей среде [1]. Внешние факторы могут в значительной степени изменять таксономический и функциональный состав микробиоты, способствуя развитию различных заболеваний, таких как сахарный диабет, неалкогольная болезнь печени, ожирение, аллергические и аутоиммунные болезни. К такого рода факторам в полной мере можно отнести этанол [2; 3].
И.И. Мечников писал о полезных микроорганизмах как о «биопленке», состоящей из сотен видов микробов, покрывающей кожу и слизистые оболочки человека наподобие перчаток. Понятие биопленки осталось актуальным и в наши дни [4; 5; 6]. Сегодня уже не подвергается сомнению тот факт, что состояние микробиоты во многом определяет здоровье человека. Изучение микроэкологии кишечника представляет «новые рубежи» в биологии и медицине. В кишечнике находится огромное количество микроорганизмов, которые представлены 17 семействами, 45 родами и более чем 500 видами. Его микробиота состоит из большого количества различных групп и видов бактерий. Общее количество просветной и пристеночной флоры на один грамм тканей кишечника может достигать 1012 КОЕ [7]. Но при воздействии анормальных экзо- и эндогенных факторов микробиоценозы выходят из состояния микробиологического равновесия, что, в свою очередь, сопровождается возникновением дисбактериоза [8; 9].
Алкоголь может быть одним из основных факторов, влияющих на состав и функции микробиоты кишечника. Анализ многочисленных исследований и публикаций, в которых рассматривались аспекты этой проблемы, показал, что в число биологических эффектов этанола входят развитие синдрома избыточного бактериального роста (СИБР) в тонкой кишке, нарушение барьерной функции кишечника, а также таксономические изменения микробиоты кишечника. Например, наличие (СИБР) описано в экспериментальных моделях алкогольной болезни печени (АБП) [10]. Предполагается, что в основе избыточного роста микроорганизмов лежат нарушение оттока желчи, дисмоторика кишечника, снижение кислотности в желудке и изменения иммунного статуса под влиянием этанола [11]. Аналогичные результаты получены T. Hauge и соавт., обнаружившими избыточный рост бактерий в двенадцатиперстной кишке больных алкоголизмом [12].
В связи с незначительной продукцией слизистой кишечника алкогольдегидрогеназы, предназначенной для расщепления этанола до токсического ацетальдегида, алкоголь оказывает при приеме внутрь в основном непосредственное токсическое воздействие, прежде всего на слизистую двенадцатиперстной и тощей кишки. В результате воздействия алкоголя на слизистую двенадцатиперстной и тонкой кишки уменьшается продукция собственных кишечных ферментов, обеспечивающих мембранный гидролиз (лактозы, сахарозы, мальтозы, щелочной фосфатазы, кишечной АТФазы). Нарушаются механизмы активного транспорта из кишки в кровь мономеров (глюкозы, аминокислот). CИБР приводит к повреждению слизистой оболочки тонкой кишки и нарушению всасывания витаминов (В1, В6, В12, А, Е, К, фолиевой кислоты), цинка и других нутриентов. В результате у пациентов отмечаются потеря массы тела, признаки гиповитаминозов [13; 14]. Алкогольная интоксикация сопровождается значительными нарушениями гомеостаза, проявляется изменениями белкового, углеводного, липидного, минерального обменов, немаловажную роль в этом принимают дисбиотические сдвиги нормальной микробиоты кишечника [13; 15; 16].
Ранее, в ходе экспериментальной работы, нами были обнаружены значительные изменения микробиоты кишечника крыс, подвергнутых хронической алкоголизации [17; 18]. Целью данного исследования стало клиническое подтверждение и оценка изменений микробиоты кишечника у лиц с синдромом зависимости от алкоголя (СЗА).
Материалы и методы
Лабораторные исследования выполнялись на кафедре клинической лабораторной диагностики ФУВ Волгоградского государственного медицинского университета, а также в Волгоградском медицинском научном центре. Клиническая часть исследования проводилась на базе наркологического отделения Волгоградской областной наркологической больницы. Обследовано 20 мужчин с СЗА (возраст от 20 до 35 лет). Для обследования отбирались лица без сопутствующих заболеваний (гепатит, СПИД, другие вирусные инфекции и интоксикации).
Материалом для исследования являлся кал лиц с СЗА. Определение видового и количественного состава кишечной копрокультуры проводили культуральными, биохимическим и микроскопическим методами, согласно методике, предложенной Московским НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Габрического, и оценивали по отраслевому стандарту [19] ОСТ 91500.11.0004–2003 [20].
Изучаемые микробиологические показатели, питательные среды, используемые для разведения, и условия культивирования различных микроорганизмов представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Микробиологические показатели, питательные среды и условия культивирования, использованные при изучении кишечной микробиоты
Изучаемые микроорганизмы | Питательные среды | Время, условия культивирования |
Escherichia coli Escherichia coli hemolizating | Среда Эндо | 24 ч., аэробное, +37°С |
Staphylococcus spp. | Желточно-солевой агар (среда Чистовича) | 48 ч., аэробное, +37°С |
Bifidobacterium spp. | Среда Блаурокка | 48 ч., анаэробное, +37°С |
Lactobacterium spp. | Среда для молочнокислых бактерий (типа MRS) | 48 ч., анаэробное, +37°С, СО₂ атмосфера |
Дрожжеподобные грибы Candida spp. | Среда Сабуро пенициллином и стрептомицином | 48 ч., аэробное, +35°С |
Proteus spp. | Среда Эндо, среда Плоскирева | 24 ч., аэробное, +37°С |
Для проверки статистической гипотезы разности средних значений использовался непараметрический U-критерий Манна-Уитни в программе GraphPad Prism 5.0.
Результаты исследований и их обсуждение
В ходе исследования обнаружено, что в биотопах кишечника у лиц в наблюдаемых группах с СЗА происходят однотипные нарушения в составе микробиоты, связанные с уменьшением содержания облигатных микроорганизмов и повышением количества УПМ.
Анализ видового состава и численности микроорганизмов кишечника у лиц с СЗА выявил выраженную тенденцию уменьшения количества представителей пробиотических штаммов (рис. 1). Было отмечено достоверное сокращение Bifidobacterium spp. до 10³–10⁵ КОЕ/г, по сравнению с нормой – 10⁹–10¹⁰ КОЕ/г, таким образом отмечено снижение Bifidobacterium spp., Lactobacterium spp. в 3–4 и 1–2 раза соответственно. Содержание Lactobacterium spp. было также снижено и находилось в пределах 10²–10³ КОЕ/г, при норме в 10⁷–10⁸ КОЕ/г.
При анализе непатогенных штаммов по сравнению с нормой было показано статистически достоверное снижение концентрации Escherichia coli до 10³–10⁵ КОЕ/г при норме 10⁶–10⁸ КОЕ/г.
По результатам оценки состава протеолитической микробиоты была выявлена выраженная тенденция увеличения количества (10⁷–10⁸ КОЕ/г) Escherichia coli hemolizating.
Содержание Enteroccocus spp. не выходило за пределы нормы и составляло 10⁸ КОЕ/г. Достоверных отличий в содержании Proteus spp. и Candida spp. выявлено не было, они регистрировались у единичных пациентов в количестве 10³–10⁵ КОЕ/г.
Рисунок 1 - Состояние микробиоты кишечника лиц с СЗА
Выводы
В ходе выполнения работы нами отмечено увеличение активности аэробов, способных к гемолизу (Escherichia coli hemolizating) на высоте алкогольобусловленной интоксикации, что свидетельствует о наличии воспалительных процессов и является маркером дисбиотических нарушений в кишечнике. Изменения лабильных структур микробного гомеостаза подтверждаются характером нарушений среди представителей облигатной микробиоты кишечника, усугублением дефицита сахаролитической микробиоты (Bifidobacterium spp., Lactobacterium spp.) и сокращением титра кишечной палочки, что может быть одной из причин функциональных и органических изменений в кишечнике при хронической алкогольной интоксикации.
Об авторах
Анатолий Трофимович Яковлев
Волгоградский государственный медицинский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: yakov1609@yandex.ru
доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой клинической лабораторной диагностики с курсом клинической лабораторной диагностики ФУВ
Россия, ВолгоградСергей Викторович Поройский
Волгоградский государственный медицинский университет; Волгоградский медицинский научный центр
Email: poroyskiy@mail.ru
доктор медицинских наук, доцент, заведующий кафедрой медицины катастроф, заведующий лабораторией моделирования патологии
Россия, Волгоград; ВолгоградЛилия Петровна Кнышова
Волгоградский государственный медицинский университет; Волгоградский медицинский научный центр
Email: knyshova-liliya@inbox.ru
аспирант кафедры клинической лабораторной диагностики с курсом клинической лабораторной диагностики ФУВ, младший научный сотрудник лаборатории геномных и протеомных исследований
Россия, Волгоград; ВолгоградЕвгений Игоревич Морковин
Волгоградский государственный медицинский университет; Волгоградский медицинский научный центр
Email: e.i.morkovin@gmail.com
кандидат медицинских наук, доцент кафедры фундаментальной медицины и биологии; старший научный сотрудник лаборатории геномных и протеомных исследований
Россия, Волгоград; ВолгоградСписок литературы
- Ley R.E., Lozupone C., Hamady M., Knight R. and Gordon J.I. Worlds within worlds: evolution of the vertebrate gut microbiota // Nature Rev Microbiol. 2008. Vol. 6. P. 776-788.
- Пауков B.C., Угрюмов А.И., Беляева Н.Ю. Межорганные отношения при алкогольной интоксикации // Архив патологии. 1991. Т. 53, № 3. С. 3-10.
- Bode C., Bode J.C. Effect of alcohol consumption on the gut // Best Pract. Res. Clin. Gastroenterol. 2003. Vol. 17, № 4. P. 575-592.
- Бондаренко В.М., Воробьев А.А. Дисбиозы и препараты с пробиотической функцией // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2004. № 1. С. 84-87.
- Воробьев А.А., Несвижский Ю.В., Буданова Е.В., Зуденков А.Е. Сравнительное изучение пристеночной микрофлоры толстой кишки в эксперименте на мышах // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2001. № 1. С. 62-67.
- Несвижский Ю.В., Богданов Е.А., Зверев В.В., Воробьев А.А. Микробиоценоз пристеночного муцина желудочно-кишечного тракта крыс с индуцированным дисбиозом // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2007. № 3. С. 57-60.
- Парфенов А.И., Осипов Г.А., Ручкина И.Н. Теоретические вопросы дисбактериоза кишечника // Consilium Medicum. 2003. № 6. С. 328-330.
- Митрохин С.Д. Дисбактериоз: современные представления. Диагностика. Возможности лечения // Антибиотики и химиотерапия. 2004. Т. 49, № 7. С. 22-33.
- Кнышова Л.П., Яковлев А.Т. Дисфункция микробиоценоза кишечника в структуре эндогенной интоксикации // Национальная ассоциация учёных. 2016. № 3-1 (19). С. 42-43.
- Yan A.W., Fouts D.E., Brandl J., Stärkel P. et al. Enteric dysbiosis associated with a mouse model of alcoholic liver disease // Hepatology. 2011. Vol. 53, № 1. P. 96-105.
- Бакулин И.Г., Шаликиани Н.В. Алкоголь и изменения микрофлоры кишечника: современные представления // Доктор.Ру. Гастроэнтерология. 2016. № 1 (118). С. 38-42.
- Hauge T., Persson J., Danielsson D. Mucosal bacterial growth in the upper gastrointestinal tract in alcoholics (heavy drinkers) // Digestion. 1997. Vol. 58, № 6. P. 591-595.
- Isolauri E., Kalliomaki M., Laitinen K., Salminen S. Modulation of the maturing gut barrier and microbiota: a novel target in allergic disease // Curr Pharm Des. 2008. Vol. 14. P. 1368-1375.
- Лейхтер С.Н., Шидакова H.A., Лебедева О.В. Влияние дисбиотических нарушений на характер метаболических сдвигов при острой алкогольной интоксикации // Бюллетень СГМУ. 2004. № 1. С. 135-136.
- Кирпич И.А., Шелыгин К.В. Систематизация проявлений патогенного влияния алкогольной интоксикации // Бюллетень СГМУ. 2000. № 2. С. 45-46.
- Успенский Ю.П., Балукова Е.В. Тревожные расстройства и их коррекция в гастроэнтерологической практике // Consilium-Medicum. 2008. Т. 10, № 8. С. 102-105.
- Кнышова Л.П., Поройский С.В., Яковлев А.Т., Морковин Е.И. Влияние экспериментальной хронической эндогенной алкогольной интоксикации на микрофлору кишечника // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2016. № 4 (60). С. 40-44.
- Кнышова Л.П., Поройский С.В., Яковлев А.Т., Морковин Е.И., Тарасов А.С. Критерии достоверности воспроизведения экспериментальной модели хронической алкогольной интоксикации // Волгоградский научно-медицинский журнал. 2016. № 4 (52). С. 48-52.
- Отраслевой стандарт «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника» (ОСТ 91500.11.0004-2003. Приказ Минздрава России от 09.06.2003 г. № 2.
- Бондаренко В.М., Лиходед В.Г. Методические рекомендации. Микробиологическая диагностика дисбактериоза кишечника. М.: ГУ НИИ-ЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН, 2007. 48 с.
Дополнительные файлы
